LabVIEW仪器控制管理
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GPIB是一个数字化的24线并行总线，它包括8条数据线、5 条控制线(ATN、EOI、IFC、REN和SRQ)、3条握手线和8条
第9章 仪器控制
地线。GPIB使用8位并行、字节串行的异步通信方式。也就是 说，所有字节都是通过总线顺序传送，传送速度由最慢部分决 定。由于GPIB的数据单位是字节(8位)，数据一般以ASCaddress string 端口指定的设备 中。Mode 指定如何结束 GPIB 写入过程
GPIB 状态 给出最近一次 GPIB 运行结束后指定地址的 GPIB 控制 器的状态和传输的字节数。 address string：地址字符串是指定 GPIB 控制器的地址。 status:输出指定地址的 GPIB 控制器的状态
(2) Serial port write VI模块用于把String to write中的数据 写到port number指定的串行接口中。
(3) Serial port read VI模块用于从Port number指定的串行 接口中读取requested byte count指定的字符个数。
第9章 仪器控制
图9-4 GPIB仪器通信VI前面板
第9章 仪器控制
图9-5 GPIB仪器通信VI框图程序
第9章 仪器控制
2．程序框图的建立 (1) 打开框图编程窗口。 (2) 创建图9-5所示的框图子程序模块。 GPIB Write功能模块(在Instrument I/O GPIB子模板)用于将 字符串写入GPIB仪器。 GPIB Read功能模块(在Instrument I/O GPIB子模板)用于从 GPIB仪器中读取数据字符串。 General Error Handler功能模块(在TIME & DIALOG子模板) 用于检查出错报告字符串，如果发现错误，则显示一个对话框 。 (3) 返回前面板，并运行该程序。在“读出数据”显示栏中 将显示仪器的标识字符串，如果无数据返回，而接收到一个 GPIB出错信息“EABO”(或者“error=6”)，则表示仪器不能读命 令参数“*idn?”，需查阅仪器的使用手册以找出合适的相应命令 。
第9章 仪器控制
9.2.4 GPIB 仪器应用举例 【例9.1】 使用GPIB子程序模块与GPIB设备通信。 建立一个与任何GPIB仪器通信的程序。本例采用传统的
GPIB子程序与指定仪器进行GPIB读/写操作。命令行参数 “*idn?”适用于大多数IEEE 488.2兼容仪器，它要求仪器返回其 标识符。GPIB仪器通信VI前面板如图9-4所示。
GPIB子模板位于Instrument I/O子模板下，如图9-3所示。 该子模板包含10个传统的GPIB子模块和488.2GPIB命令模块。 这些模块在工作平台上可以调用低层的488.2驱动软件。大多数 的GPIB应用程序只需要从仪器读写数据串。下面讨论常用的 子模块、具体常用节点及其功能(如表9.1所示)。
VISA的功能模块位于Instrument I/O→VISA→VISA Advanced 子模板中，如图9-7所示。该模板中包括基本节点、 指定接口、事件处理、高层寄存器读/写、低层寄存器读/写等 几个部分，本节仅介绍常用的几个部分。
第9章 仪器控制
图9-6 VISA Resource name 控件
由于大多数电脑都有一至两个串行通信接口，因此串行 通信非常流行。许多GPIB仪器也都有串行接口。然而，串行 通信的缺陷是一个串行接口只能与一个设备进行通信。
一些外设需要用特定字符来结束传送给它们的数据串。 常用的结束字符是回车符、换行符或分号，具体可以查阅设 备使用手册，以决定是否需要一个结束符。
第9章 仪器控制
图9-2 串行通信系统组成
第9章 仪器控制
在LabVIEW功能模板的Instrument I/O>Serial程序库中包 含进行串行通信操作的一些功能模块：
(1) Serial port init VI模块用于初始化所选择的串行口。其 中，Flow control设置握手方式的参数；Buffer size设置程序分 配的输入/输出缓冲区的大小；Port number决定通信接口地址 ；Baud rate、data bits、stop bits和parity等设置通信参数。
第9章 仪器控制
9.3 VISA 编 程
9.3.1 VISA的基本概念 VISA是虚拟仪器软件结构体系(Virtual Instrument Software
Architecture)的简称，是美国国家仪器NI(National Instrument) 公司开发的一种用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程 接口。VISA总线I/O软件是一个综合软件包，不受平台、总线 和环境的限制，可用来对USB、GPIB、串口、VXI、PXI和以 太网系统进行配置、编程和调试。VISA是虚拟仪器系统I/O接 口软件。基于自底向上结构模型的VISA创造了一个统一形式 的I/O控制函数集。VISA是由组成VXI plug&play系统联盟的35 家最大的仪器仪表公司所统一采用的标准。采用了VISA标准,
第9章 仪器控制
图9-8 VISA Write 节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
图9-9 VISA Read 节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
3．打开会话通道 打开仪器前面板之前，先应该打开两种类型的会话通道， 即资源管理器会话通道和器件会话通道，而且应先打开资源管 理器会话通道。VISA Open节点的图标及其端口如图9-10所示 。 4．关闭会话通道 为了节省计算机的系统资源，当VISA程序结束时，必须 关闭所有打开的会话通道。VISA Open节点的图标及其端口如 图9-11所示。该函数关闭由VISA Resource name端参数指定的 设备通信过程，释放VISA连接占用的计算机资源。
第9章 仪器控制
图9-7 VISA子模块
第9章 仪器控制
1．VISA Write 函数 VISA Write 节点的图标及其端口连接定义如图9-8所示。 该节点把write buffer 中的字符串(或其他数据)写入VISA Resource name端参数指定的设备。Dup VISA Resource name传 送相同的Resource name值。 2．VISA Read 函数 VISA Read 节点的图标及其端口连接定义如图9-9所示。该 节点读取VISA Resource name指定设备中的数据。Dup VISA Resource name传送相同的session值。
器控制接口总线标准。IEEE国际组织在1975年对GPIB进行了标 准化，由此，GPIB变成了IEEE 488标准。术语GPIB、HP-IB和 IEEE 488都是同义词。GPIB的原始目的是对测试仪器进行计算 机控制。然而，GPIB的用途十分广泛，现在已广泛用于计算机 与计算机之间的通信，以及对扫描仪和图像记录仪的控制。 9.2.2 GPIB总线的结构和工作方式
第9章 仪器控制
图9-1 仪器I/O子模板
第9章 仪器控制
9.1 串 行 通 信
串行通信是一种常用的数据传输方法，它用于计算机与 外设之间的数据传输，例如一台可编程仪器与另外一台计算 机之间的通信。串行通信中发送方通过一条通信线，一次一 个字节地把数据传送到接收方。串行通信系统的组成如图9-2 所示。
(4) Bytes at serial port VI模块用于计算由Port number指定 的串行接口的输入缓冲区中存放的字节个数，并将该数值存 放于Byte count中。
第9章 仪器控制
9.2 GPIB总线标准(IEEE 488)
9.2.1 GPIB概念 惠普公司在20世纪60年代末和70年代初开发了GPIB通用仪
第9章 仪器控制
图9-10 VISA Open节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
图9-11 VISA Close节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
9.3.3 VISA 应用举例 【例9.2】 用VISA模块与GPIB设备或者串行设备通信。 使用VISA功能模块向指定设备(GPIB或者串行设备)读/写
第9章 仪器控制
就可以不考虑时间及仪器I/O选择项，驱动软件可以相互兼容 。一方面，对初学者或是简单任务的设计者来说，VISA提供 了简单易用的控制函数集；另一方面，对复杂系统的组建者来 说，VISA提供了非常强大的仪器控制功能与资源管理。 LabVIEW在I/O控制子模板中提供了VISA Resource name 控件 ，如图9-6所示。 9.3.2 VISA子模块简介
第9章 仪器控制
图9-3 GPIB子模板
第9章 仪器控制
表9.1 GPIB子模块
节点图标及端口连线
说明
对 GPIB 设备进行初始化。 require re-adddressing:若输入为“真”，则在 GPIB 仪器 每次读写完毕后，都重新寻址；若输入为“假”，则每次 保留地址号。 assert REN with IFC:若输入为真，控制器是系统控制者， 则 GPIB 设备发送远程控制信号。 system contronller:若输入为真，则计算机为系统控制者。 address string:输入 GPIB 设备的地址号 GPIB 读 该模块从 address string 指定地址的 GPIB 设备中读取 byte count 端口指定的字节数。可以使用 Mode 参数来指 定结束读取的条件，与 byte count 一起使用
1．前面板的建立 (1) 从File菜单中选择NEW打开一个新面板。 (2) 建立上图所示的控制和显示(请记住，从程序框图(见图 9-5)中选择相应的功能模块，再选择Create Control或者Create Indicator，可以产生所有的控制和显示)。 (3) 从“写入数据”控制栏中输入“*idn?”，在“字节计数”中 输入数值100，如图9-4所示。
第9章 仪器控制
每个设备，包括计算机接口卡，必须有一个0～30之间的 GPIB地址。一般GPIB接口板设置为地址0，仪器的GPIB地址 为1～30。GPIB由一个控者来控制总线。在总线上传送仪器命 令和数据，控者寻址一个讲者，一个或者多个听者。数据串在 总线上从讲者向听者传送。LabVIEW的GPIB程序包自动处理 寻址和大多数其他的总线管理功能。 9.2.3 GPIB子模板简介
数据。命令参数“*idn?”适用于大多数仪器，无论是GPIB通信 或是串行通信。它返回仪器的标识字串。“*idn?”查询可以得 到代表被查询仪器的内部标识符，如厂家、型号等。
1．前面板的建立 (1) 打开一个新的前面板，并且照图9-12建立控制和指示 件。VISA session控制件可以在CONTROLS模板中的 Path&Refnum子模板中找到，也可以通过VISA Open功能模块 创建。
第9章 仪器控制
第9章 仪器控制
9.1 串行通信 9.2 GPIB总线标准(IEEE 488) 9.3 VISA编程 9.4 VXI和PXI总线系统简介 9.5 LabVIEW仪器驱动程序 习题9
第9章 仪器控制
在使用LabVIEW开发虚拟仪器时，仪器控制是非常重要 的内容。仪器控制的功能是把实际仪器设备与计算机连接起 来一起工作，同时还可以根据需要进行扩展。要顺利实现仪 器控制，要求仪器与计算机实现正确的通信，存在正确的通 路，并在计算机上安装仪器控制的程序。仪器与计算机之间 的常见接口有串口和GPIB等。LabVIEW中仪器控制节点如图 9-1所示。
标明传送数据结束的方式有三种。通常，GPIB包括一根 连接线(EOI)，用来传送数据完毕信号，也可以在数据串结束 处放入一个特定结束符(EOS)；有些仪器用EOS方法代替EOI 信号线方法，或者两种方法一起使用；还有一种方法，听者( 数据接收方)可以计数已传送的数据字节，当达到限定的字节 数时停止读取数据。只要EOI、EOS和限定字节数的逻辑“或” 值为真，数据传送就停止。一般字节计数法作为缺省的传送结 束方法，典型的字节数限定值等于或大于需要读取的数据值。
第9章 仪器控制
地线。GPIB使用8位并行、字节串行的异步通信方式。也就是 说，所有字节都是通过总线顺序传送，传送速度由最慢部分决 定。由于GPIB的数据单位是字节(8位)，数据一般以ASCaddress string 端口指定的设备 中。Mode 指定如何结束 GPIB 写入过程
GPIB 状态 给出最近一次 GPIB 运行结束后指定地址的 GPIB 控制 器的状态和传输的字节数。 address string：地址字符串是指定 GPIB 控制器的地址。 status:输出指定地址的 GPIB 控制器的状态
(2) Serial port write VI模块用于把String to write中的数据 写到port number指定的串行接口中。
(3) Serial port read VI模块用于从Port number指定的串行 接口中读取requested byte count指定的字符个数。
第9章 仪器控制
图9-4 GPIB仪器通信VI前面板
第9章 仪器控制
图9-5 GPIB仪器通信VI框图程序
第9章 仪器控制
2．程序框图的建立 (1) 打开框图编程窗口。 (2) 创建图9-5所示的框图子程序模块。 GPIB Write功能模块(在Instrument I/O GPIB子模板)用于将 字符串写入GPIB仪器。 GPIB Read功能模块(在Instrument I/O GPIB子模板)用于从 GPIB仪器中读取数据字符串。 General Error Handler功能模块(在TIME & DIALOG子模板) 用于检查出错报告字符串，如果发现错误，则显示一个对话框 。 (3) 返回前面板，并运行该程序。在“读出数据”显示栏中 将显示仪器的标识字符串，如果无数据返回，而接收到一个 GPIB出错信息“EABO”(或者“error=6”)，则表示仪器不能读命 令参数“*idn?”，需查阅仪器的使用手册以找出合适的相应命令 。
第9章 仪器控制
9.2.4 GPIB 仪器应用举例 【例9.1】 使用GPIB子程序模块与GPIB设备通信。 建立一个与任何GPIB仪器通信的程序。本例采用传统的
GPIB子程序与指定仪器进行GPIB读/写操作。命令行参数 “*idn?”适用于大多数IEEE 488.2兼容仪器，它要求仪器返回其 标识符。GPIB仪器通信VI前面板如图9-4所示。
GPIB子模板位于Instrument I/O子模板下，如图9-3所示。 该子模板包含10个传统的GPIB子模块和488.2GPIB命令模块。 这些模块在工作平台上可以调用低层的488.2驱动软件。大多数 的GPIB应用程序只需要从仪器读写数据串。下面讨论常用的 子模块、具体常用节点及其功能(如表9.1所示)。
VISA的功能模块位于Instrument I/O→VISA→VISA Advanced 子模板中，如图9-7所示。该模板中包括基本节点、 指定接口、事件处理、高层寄存器读/写、低层寄存器读/写等 几个部分，本节仅介绍常用的几个部分。
第9章 仪器控制
图9-6 VISA Resource name 控件
由于大多数电脑都有一至两个串行通信接口，因此串行 通信非常流行。许多GPIB仪器也都有串行接口。然而，串行 通信的缺陷是一个串行接口只能与一个设备进行通信。
一些外设需要用特定字符来结束传送给它们的数据串。 常用的结束字符是回车符、换行符或分号，具体可以查阅设 备使用手册，以决定是否需要一个结束符。
第9章 仪器控制
图9-2 串行通信系统组成
第9章 仪器控制
在LabVIEW功能模板的Instrument I/O>Serial程序库中包 含进行串行通信操作的一些功能模块：
(1) Serial port init VI模块用于初始化所选择的串行口。其 中，Flow control设置握手方式的参数；Buffer size设置程序分 配的输入/输出缓冲区的大小；Port number决定通信接口地址 ；Baud rate、data bits、stop bits和parity等设置通信参数。
第9章 仪器控制
9.3 VISA 编 程
9.3.1 VISA的基本概念 VISA是虚拟仪器软件结构体系(Virtual Instrument Software
Architecture)的简称，是美国国家仪器NI(National Instrument) 公司开发的一种用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程 接口。VISA总线I/O软件是一个综合软件包，不受平台、总线 和环境的限制，可用来对USB、GPIB、串口、VXI、PXI和以 太网系统进行配置、编程和调试。VISA是虚拟仪器系统I/O接 口软件。基于自底向上结构模型的VISA创造了一个统一形式 的I/O控制函数集。VISA是由组成VXI plug&play系统联盟的35 家最大的仪器仪表公司所统一采用的标准。采用了VISA标准,
第9章 仪器控制
图9-8 VISA Write 节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
图9-9 VISA Read 节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
3．打开会话通道 打开仪器前面板之前，先应该打开两种类型的会话通道， 即资源管理器会话通道和器件会话通道，而且应先打开资源管 理器会话通道。VISA Open节点的图标及其端口如图9-10所示 。 4．关闭会话通道 为了节省计算机的系统资源，当VISA程序结束时，必须 关闭所有打开的会话通道。VISA Open节点的图标及其端口如 图9-11所示。该函数关闭由VISA Resource name端参数指定的 设备通信过程，释放VISA连接占用的计算机资源。
第9章 仪器控制
图9-7 VISA子模块
第9章 仪器控制
1．VISA Write 函数 VISA Write 节点的图标及其端口连接定义如图9-8所示。 该节点把write buffer 中的字符串(或其他数据)写入VISA Resource name端参数指定的设备。Dup VISA Resource name传 送相同的Resource name值。 2．VISA Read 函数 VISA Read 节点的图标及其端口连接定义如图9-9所示。该 节点读取VISA Resource name指定设备中的数据。Dup VISA Resource name传送相同的session值。
器控制接口总线标准。IEEE国际组织在1975年对GPIB进行了标 准化，由此，GPIB变成了IEEE 488标准。术语GPIB、HP-IB和 IEEE 488都是同义词。GPIB的原始目的是对测试仪器进行计算 机控制。然而，GPIB的用途十分广泛，现在已广泛用于计算机 与计算机之间的通信，以及对扫描仪和图像记录仪的控制。 9.2.2 GPIB总线的结构和工作方式
第9章 仪器控制
图9-1 仪器I/O子模板
第9章 仪器控制
9.1 串 行 通 信
串行通信是一种常用的数据传输方法，它用于计算机与 外设之间的数据传输，例如一台可编程仪器与另外一台计算 机之间的通信。串行通信中发送方通过一条通信线，一次一 个字节地把数据传送到接收方。串行通信系统的组成如图9-2 所示。
(4) Bytes at serial port VI模块用于计算由Port number指定 的串行接口的输入缓冲区中存放的字节个数，并将该数值存 放于Byte count中。
第9章 仪器控制
9.2 GPIB总线标准(IEEE 488)
9.2.1 GPIB概念 惠普公司在20世纪60年代末和70年代初开发了GPIB通用仪
第9章 仪器控制
图9-10 VISA Open节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
图9-11 VISA Close节点的图标及其端口
第9章 仪器控制
9.3.3 VISA 应用举例 【例9.2】 用VISA模块与GPIB设备或者串行设备通信。 使用VISA功能模块向指定设备(GPIB或者串行设备)读/写
第9章 仪器控制
就可以不考虑时间及仪器I/O选择项，驱动软件可以相互兼容 。一方面，对初学者或是简单任务的设计者来说，VISA提供 了简单易用的控制函数集；另一方面，对复杂系统的组建者来 说，VISA提供了非常强大的仪器控制功能与资源管理。 LabVIEW在I/O控制子模板中提供了VISA Resource name 控件 ，如图9-6所示。 9.3.2 VISA子模块简介
第9章 仪器控制
图9-3 GPIB子模板
第9章 仪器控制
表9.1 GPIB子模块
节点图标及端口连线
说明
对 GPIB 设备进行初始化。 require re-adddressing:若输入为“真”，则在 GPIB 仪器 每次读写完毕后，都重新寻址；若输入为“假”，则每次 保留地址号。 assert REN with IFC:若输入为真，控制器是系统控制者， 则 GPIB 设备发送远程控制信号。 system contronller:若输入为真，则计算机为系统控制者。 address string:输入 GPIB 设备的地址号 GPIB 读 该模块从 address string 指定地址的 GPIB 设备中读取 byte count 端口指定的字节数。可以使用 Mode 参数来指 定结束读取的条件，与 byte count 一起使用
1．前面板的建立 (1) 从File菜单中选择NEW打开一个新面板。 (2) 建立上图所示的控制和显示(请记住，从程序框图(见图 9-5)中选择相应的功能模块，再选择Create Control或者Create Indicator，可以产生所有的控制和显示)。 (3) 从“写入数据”控制栏中输入“*idn?”，在“字节计数”中 输入数值100，如图9-4所示。
第9章 仪器控制
每个设备，包括计算机接口卡，必须有一个0～30之间的 GPIB地址。一般GPIB接口板设置为地址0，仪器的GPIB地址 为1～30。GPIB由一个控者来控制总线。在总线上传送仪器命 令和数据，控者寻址一个讲者，一个或者多个听者。数据串在 总线上从讲者向听者传送。LabVIEW的GPIB程序包自动处理 寻址和大多数其他的总线管理功能。 9.2.3 GPIB子模板简介
数据。命令参数“*idn?”适用于大多数仪器，无论是GPIB通信 或是串行通信。它返回仪器的标识字串。“*idn?”查询可以得 到代表被查询仪器的内部标识符，如厂家、型号等。
1．前面板的建立 (1) 打开一个新的前面板，并且照图9-12建立控制和指示 件。VISA session控制件可以在CONTROLS模板中的 Path&Refnum子模板中找到，也可以通过VISA Open功能模块 创建。
第9章 仪器控制
第9章 仪器控制
9.1 串行通信 9.2 GPIB总线标准(IEEE 488) 9.3 VISA编程 9.4 VXI和PXI总线系统简介 9.5 LabVIEW仪器驱动程序 习题9
第9章 仪器控制
在使用LabVIEW开发虚拟仪器时，仪器控制是非常重要 的内容。仪器控制的功能是把实际仪器设备与计算机连接起 来一起工作，同时还可以根据需要进行扩展。要顺利实现仪 器控制，要求仪器与计算机实现正确的通信，存在正确的通 路，并在计算机上安装仪器控制的程序。仪器与计算机之间 的常见接口有串口和GPIB等。LabVIEW中仪器控制节点如图 9-1所示。
标明传送数据结束的方式有三种。通常，GPIB包括一根 连接线(EOI)，用来传送数据完毕信号，也可以在数据串结束 处放入一个特定结束符(EOS)；有些仪器用EOS方法代替EOI 信号线方法，或者两种方法一起使用；还有一种方法，听者( 数据接收方)可以计数已传送的数据字节，当达到限定的字节 数时停止读取数据。只要EOI、EOS和限定字节数的逻辑“或” 值为真，数据传送就停止。一般字节计数法作为缺省的传送结 束方法，典型的字节数限定值等于或大于需要读取的数据值。